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原文传递基于FBG技术的散货船结构监测传感器布置研究

论文题名：	基于FBG技术的散货船结构监测传感器布置研究
关键词：	散货船;海损事故;结构损坏;结构监测;光纤传感器
摘要：	散货船自上个世纪50年代中期出现以来，在国际航运业中，其运输占货物运输的30％以上。由于其货运量大，货源充足，航线固定，装卸效率高等因素，散货船运输获得了良好的经济效益。近年来80～90年代建造的散货船因建造和使用年限较长海损事故频发，究其原因多数是由于结构损坏而致。因此，有关散货船营运安全的问题，正同益得到重视。船体的金属结构在长期运行中会产生各种损伤和裂纹，这种损伤的长期累积是引起船体结构发生危险的潜在或直接因素。若能对船体结构进行早期损伤检测，对潜在的威胁发出预警，这对船舶的营运安全有重大的意义。结构状态在线监测技术是针对结构物运行和维护的一项新兴技术，它能够实时监测其在运行过程中的状态参数，提供结构的实际状态数据，能及时发现结构损伤，以便采取必要措施防止重大事故的发生。将该技术引用于船舶结构状态的监测中，有着远大的开发前景。在这套船舶结构健康监测系统中选用何种传感设备以及如何针对散货船的结构特点和应力分布情况选择监测点的位置以及传感器的布置方法，显得极为关键。光纤光栅传感技术是近年发展起来的新型传感技术，具有易于光纤连接、低损耗、光谱特性好、可靠性高等特点，而且还很容易在一根光纤中连续制作多个光栅，与时分复用和波分复用技术相结合，很适于作为分布式传感元件埋入材料和结构内部或贴装在结构表面，对结构的温度、压力、应变等实现多点监测。船舶营运环境复杂，长期处在风浪袭击和海水的腐蚀环境下，在船舶监测系统中优先选用新型的FBG传感器具有相当大的优越性。船舶结构监测系统的目的是实时了解船体结构应力分布的情况，对可能出现的早期损伤发出警报，预防大的结构损坏从而保证船舶的营运安全。因此，选择合理有效的监测位置，才能保证结果的准确性和可靠性。本文分析了光纤光栅传感器的原理和常用的监测系统，并提出了船体结构监测系统的具体实现目的和可参考的实施方案。针对船舶处于复杂的变化的应力条件下，不能简单的依据经验进行传感器的布置，提出了通过有限元计算的方法，对船体结构应力的分布和变化做出初步的统计，并选择一艘典型的双舷侧散货船的货舱舱段部分进行计算，结合FBG传感器的特点，对舱段部分结构监测的位置和传感器的布置方法做出了初步探讨。目前，关于船舶结构健康监测系统的研究还不够成熟完善。大型结构物的整体状况监测是一项巨大、复杂的工程，涉及到各方面、各学科知识的运用与综合。船舶结构物因其本身结构的复杂性及江海的多变营运环境，相比桥梁、隧道、大坝等民用工程更为复杂，需要更多的学者参与研究。本文仅对散货船舱段结构的监测提出分析的方法，在今后有关船舶结构监测系统的研究中，还有很多有待探讨的问题。
作者：	张岚
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	严仁军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文